JP2008052947A - Charged particle beam device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオンポンプを備えた荷電粒子ビーム装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam apparatus provided with an ion pump.
電子ビーム若しくはイオンビームの如き荷電粒子ビームを使用して、試料を観察したり、材料上にパターンを描いたりする荷電粒子ビーム装置がある。 There is a charged particle beam apparatus that uses a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam to observe a sample or draw a pattern on a material.
例えば、電子ビーム描画装置は荷電粒子ビーム装置の1つであり、以下に、電子ビーム描画装置について簡単に説明する。 For example, the electron beam drawing apparatus is one of charged particle beam apparatuses, and the electron beam drawing apparatus will be briefly described below.
図1は電子ビーム描画装置の概略を示したもので、1は電子光学鏡筒で、描画チャンバ2の上に搭載されている。前記電子光学鏡筒1内には、電子銃(図示せず)、該電子銃からの電子ビームを試料上で集束させるための集束レンズ(図示せず)、及び、前記集束された電子ビームで前記描画チャンバ2内に配置された被描画材料3上の所定領域を走査させるための偏向器(図示せず)等が備えられている。又、前記電子光学鏡筒1の側壁には、前記鏡筒1及び描画チャンバ2内を高真空にするためのイオンポンプ4(例えば、スパッタイオンポンプ)が排気管5を介して取り付けられている。該イオンポンプは、カソードとアノードを収容したケース4A、マグネット4B、ヨーク4Cから成り、前記ヨーク4Cに前記マグネット4Bが取り付けられており、前記ヨーク4Cは前記ケース4Aに固定されている。
図中6はイオンポンプ4の荷重が前記鏡筒1にあまりかからない様にするために、前記イオンポンプ4を支持する支持部材で、トラスト構造を成しており、前記ヨーク4Cをその一端で支持し、その他端が前記描画チャンバ2の上壁に固定されている。
FIG. 1 shows an outline of an electron beam drawing apparatus. Reference numeral 1 denotes an electron optical column mounted on a drawing chamber 2. In the electron optical column 1, an electron gun (not shown), a focusing lens (not shown) for focusing an electron beam from the electron gun on a sample, and the focused electron beam A deflector (not shown) for scanning a predetermined area on the drawing material 3 disposed in the drawing chamber 2 is provided. Further, an ion pump 4 (for example, a sputter ion pump) for making the inside of the lens barrel 1 and the drawing chamber 2 high vacuum is attached to the side wall of the electron optical lens tube 1 through an
In the figure,
前記描画チャンバ2内には、前記被描画材料試料3を載置するためのステージ7等が設けられている。又、前記描画チャンバ2外壁には、前記ステージ7を移動させるための駆動モータ8が取り付けられており、前記ステージ7に連結体9を介して雌ネジから成る移動体10を連結し、該移動体を前記駆動モータ8の軸に連結したボールネジ11に螺合させ、前記駆動モータ8の作動により前記ボールネジ11を回転させることにより、前記ステージ7を直線移動させる様に構成されている。尚、12,13は軸受けで、前記駆動モータ8,連結体9,移動体10,ボールネジ11とでステージ駆動機構を構成している。
尚、前記偏向器としては、X方向走査用のものとY方向走査用のものが備えられており、又、前記ステージとステージ駆動機構は一方向のものだけしか説明しなかったが、実際には、両方とも、X方向移動用のものとY方向移動用のものから成る。
In the drawing chamber 2, a
The deflector includes an X-direction scanning device and a Y-direction scanning device, and the stage and the stage driving mechanism have been described only in one direction. Are both made for movement in the X direction and for movement in the Y direction.
この様な電子ビーム描画装置において、イオンポンプ4により電子光学鏡筒1内及び描画チャンバ2内を所定の高真空状態する。この状態において、電子銃(図示せず)からの電子ビームを集束レンズ(図示せず)により被描画材料3上に集束し、パターンデータに基づいて作成された位置信号が供給された偏向器(図示せず)により前記電子ビームを被描画材料3上の所定の位置にショットさせることにより、被描画材料3上の所定の位置に所定のパターンを描く。
In such an electron beam drawing apparatus, the inside of the electron optical column 1 and the drawing chamber 2 are brought into a predetermined high vacuum state by the
この様なパターン描画が所定の大きさの領域、即ち、偏向歪みが許容される大きさの領域内で行われ、次の領域内にパターン描画を行う場合、一旦、電子銃(図示せず)からの電子ビームをブランキングオンし(ブランキングをかけ)、そのブランキングオン期間中に、前記ステージ駆動機構を作動させてステージ7を移動させ、電子ビームの中心軸が次に描画すべき領域の中心に来る様にする。そして、ステージを停止させた状態で、電子ビームのブランキングオフし(ブランキングを外し)、その領域内にパターンを描画する。
尚、この様な描画方式は良く知られているステップアンドリピート描画方式であるが、前記ステージ7を一定速度で連続的に移動させながらパターンを描画する連続走行描画方式もあり、この様な方式の場合にも前記ステージ7は前記ステージ駆動機構により移動させられる。
さて、何れの描画方式においても、ステージ7は移動させられるのであるが、該ステージ7の移動時、該ステージ7の慣性反力や前記駆動モータ8の振動等により、前記イオンポンプ4の固有振動が励起され、該イオンポンプの振動によって前記排気管5を通じて前記鏡筒1に力が作用し、前記鏡筒1が曲げられることがある。
この様に鏡筒1が曲げられると、電子銃(図示せず)からの電子ビームの軌道が変化して被描画材料3上への電子ビームのショット位置が所定の位置からずれてしまい、描画精度が低下してしまう。
この様な描画精度の低下を招くことなく高い描画精度を得ようとすると、前記イオンポンプ4の固有振動が減衰して小さくなるのを待たねばならない。しかし、前記イオンポンプ4を成すマグネット4Bやヨーク4Cは数kgから数10kgと可成り重く、前記排気管5を含めた部分の固有振動数は30Hzから100Hz程度の間に複数発生し、一旦振動が励起されるとなかなか減衰せず、結果的にパターン製作に関するスループットが低下してしまう。
振動の減衰を早める方法として、固有振動数を高める方法がある。前記トラス構造の支持部材6はイオンポンプ4の支持構造の剛性を高めることによりイオンポンプ4の固有振動数を高めてイオンポンプの固有振動の減衰を早めようとするものである。
When such pattern drawing is performed in an area of a predetermined size, that is, an area where deflection distortion is allowed and pattern drawing is performed in the next area, an electron gun (not shown) is temporarily used. The electron beam from is blanked on (blanking is applied), and during the blanking on period, the stage drive mechanism is operated to move the
Such a drawing method is a well-known step-and-repeat drawing method, but there is also a continuous running drawing method in which a pattern is drawn while the
In any drawing method, the
When the lens barrel 1 is bent in this manner, the trajectory of the electron beam from the electron gun (not shown) is changed, and the shot position of the electron beam on the drawing material 3 is deviated from the predetermined position. Accuracy will be reduced.
In order to obtain high drawing accuracy without causing such a reduction in drawing accuracy, it is necessary to wait for the natural vibration of the
There is a method of increasing the natural frequency as a method of speeding up damping of vibration. The truss
しかし、この様な支持部材6はイオンポンプ4を介して前記鏡筒1に繋がっているので、この支持部材6が外部振動を受けて振動すると、この振動がイオンポンプ4を介して前記鏡筒1に伝わり、描画精度低下に繋がってしまう。
又、前記鏡筒1自体、60Hz〜200Hz程度の固有振動数を有し、前記ステージ7の移動によって、この様な固有振動が励起されることにより、描画精度低下に繋がってしまう。
本発明は、この様な問題を解決する新規な荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
However, since such a
Further, the lens barrel 1 itself has a natural frequency of about 60 Hz to 200 Hz, and the movement of the
It is an object of the present invention to provide a novel charged particle beam apparatus that solves such problems.
本発明の荷電粒子ビーム装置は、鏡筒搭載台上に、荷電粒子ビーム発生手段,電子レンズ及び偏向器等の電子光学系を備えた電子光学鏡筒を搭載し、前記荷電粒子ビーム発生手段からの荷電粒子ビームを移動駆動機構で移動されるステージにセットされた被ビーム照射物に照射するように成してあり、カソード及びアノードを収容したケースと、マグネットが固定されたヨークとを有するイオンポンプの前記ケースを排気管を介して前記鏡筒に取り付け、前記ヨークを前記鏡筒とは別に設けた支持部材に取り付けた荷電粒子ビーム装置において、前記ケースとマグネットとの間、及び、前記ケースとヨークとの間に空間を設け、少なくとも何れかの空間にダンパーを介在させたことを特徴とする。 The charged particle beam apparatus according to the present invention includes an electron optical column having an electron optical system such as a charged particle beam generating unit, an electron lens, and a deflector on a column mounting base, and from the charged particle beam generating unit. The charged particle beam is irradiated onto a beam irradiation object set on a stage moved by a movement drive mechanism, and includes a case containing a cathode and an anode, and a yoke to which a magnet is fixed. In the charged particle beam apparatus in which the case of the pump is attached to the lens barrel via an exhaust pipe, and the yoke is attached to a support member provided separately from the lens barrel, between the case and the magnet, and the case And a yoke, and a damper is interposed in at least one of the spaces.
本発明の荷電粒子ビーム装置によれば、ステージの移動により鏡筒に繋がった排気管とイオンポンプのケースの部分の固有振動が励起されても、これらの部分の質量は排気管とイオンポンプ全体の質量の数分の1乃至10分の1なので、励起される固有振動数は高くなり、短時間に減衰する。この結果、高精度な描画が可能となる。 According to the charged particle beam apparatus of the present invention, even if the natural vibrations of the exhaust pipe connected to the lens barrel and the case of the ion pump are excited by the movement of the stage, the mass of these parts is the whole of the exhaust pipe and the ion pump. Therefore, the excited natural frequency becomes high and attenuates in a short time. As a result, highly accurate drawing is possible.
又、ステージ移動により、鏡筒の固有振動が励起され、それにより排気管とケースが振動して、ケースとマグネット及びケースとヨークとの間に相対振動が発生しても、ケースとマグネット及びケースとヨークとの間に介在しているダンパーの減衰能によって鏡筒の固有振動が抑制される。この結果、高精度な描画が可能となる。又、排気管とケースの固有振動についてもこのダンパーにより速やかに減衰され、この結果、高精度な描画が可能となる。 Further, even if the natural vibration of the lens barrel is excited by the movement of the stage, thereby causing the exhaust pipe and the case to vibrate, and the relative vibration is generated between the case and the magnet and the case and the yoke, the case, the magnet and the case The natural vibration of the barrel is suppressed by the damping capacity of the damper interposed between the yoke and the yoke. As a result, highly accurate drawing is possible. Further, the natural vibration of the exhaust pipe and the case is also quickly damped by this damper, and as a result, highly accurate drawing is possible.
更に、支持部材が外部振動を受けて振動しても、前記ダンパーにより、ケースへの振動伝達が抑制され、鏡筒への振動伝達が遮断される。この結果、高精度な描画が可能となる。 Furthermore, even if the support member receives external vibrations and vibrates, the damper suppresses vibration transmission to the case and blocks vibration transmission to the lens barrel. As a result, highly accurate drawing is possible.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2は本発明の荷電粒子ビーム装置の1例として電子ビーム描画装置の概略例を示したものである。図中、図1と同一記号を付したものは同一構成要素である。 FIG. 2 shows a schematic example of an electron beam drawing apparatus as an example of the charged particle beam apparatus of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components.
図2に示す装置が前記図1に示す装置と異なる構成は以下の通りである。 The apparatus shown in FIG. 2 is different from the apparatus shown in FIG. 1 in the following configuration.
図1の装置ではヨーク4Cがケース4Aに固定され、該ヨークを支持部材6で支持することにより、イオンポンプ4全体及び該イオンポンプ4を介して支持部材6が鏡筒1に繋がっていたのに対し、図2の装置では、マグネット4Bを取り付けたヨーク4Cをケース4Aから離し、該ヨークとケースとの間に空間を設け、実質的に、前記鏡筒1と繋がるのは前記排気管5を介したケース4Aのみにした。
そして、前記ヨーク4Cとケース4Aとの空間と、及び、前記ケース4Aとマグネット4Bとの間の空間に、それぞれ、例えば粘弾性材料(高分子材料若しくはゴム系材料を主原料とする)から成るダンパー14A,14B,14Cを介在させる。
尚、互いに直接繋がっている前記支持部材6、マグネット4B及びヨーク4Cは、これら全体の固有振動数が前記鏡筒1の曲げ周波数より高くなる様に設計されている。
この様な装置において、ステージ7が移動すると、該ステージの慣性反力や駆動モータ8の振動等により、鏡筒1に繋がった排気管5とイオンポンプ4のケース4Aの部分の固有振動が励起される。しかし、これらの部分の質量は排気管5とイオンポンプ4全体の質量の数分の1なので、励起される固有振動数は数倍高く、数分の1の短時間に減衰する。
In the apparatus shown in FIG. 1, the yoke 4C is fixed to the
The space between the yoke 4C and the
The
In such an apparatus, when the
又、この様なステージ移動により、前記鏡筒1の固有振動が励起された場合、この振動により前記排気管5と前記ケース4Aが振動し、該ケースと前記マグネット4B及び該ケースとヨーク4Cとの間に相対振動が発生する。しかし、前記介在しているダンパー14A,14B,14Cの減衰能によって前記鏡筒1の固有振動が抑制される。尚、前記排気管5と前記ケース4Aの固有振動についても前記ダンパーにより速やかに減衰される。
When the natural vibration of the lens barrel 1 is excited by such a stage movement, the
又、支持部材6が外部振動を受けて振動しても、前記介在しているダンパー14A,14B,14Cにより、前記ケース4Aへの振動伝達が抑制され、前記鏡体1への振動伝達が遮断される。
Even if the
尚、前記例では電子ビーム描画装置を例に上げて説明したが、他の荷電粒子ビーム装置、例えば、走査型電子顕微鏡や、集束イオンビームを利用して試料像を観察したり或いは加工したりする装置等にも本願発明は有効である。 In the above example, the electron beam drawing apparatus has been described as an example. However, other charged particle beam apparatuses such as a scanning electron microscope and a focused ion beam are used to observe or process a sample image. The present invention is also effective for an apparatus that performs the above-described process.
1…電子光学鏡筒
2…描画チャンバ
3…被描画材料
4…イオンポンプ
4A…ケース
4B…マグネット
4C…ヨーク
5…排気管
6…支持部材
7…ステージ
8…駆動モータ
9…連結体
10…移動体
11…ボールネジ
12…軸受け
13…軸受け
14A,14B,14C…ダンパー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electro-optical column 2 ... Drawing chamber 3 ... Drawing
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